Thay đổi độ nhớt của Cellulose Ether trên thạch cao gốc xi măng

Làm đặc là một tác dụng biến đổi quan trọng của ete xenlulo trên vật liệu gốc xi măng. Ảnh hưởng của hàm lượng ete xenlulo, tốc độ quay của nhớt kế và nhiệt độ đến sự thay đổi độ nhớt của xi măng biến tính ete xenlulothạch cao dựa trên đã được nghiên cứu. Kết quả cho thấy độ nhớt của xi măngthạch cao dựa trên tăng liên tục khi tăng hàm lượng ete xenlulo và độ nhớt của dung dịch ete xenlulo và xi măngthạch cao dựa trên có “hiệu ứng chồng chất tổng hợp”; tính giả dẻo của xi măng biến tính cellulose etherthạch cao dựa trên thấp hơn xi măng nguyên chấtthạch cao dựa trênvà độ nhớt Tốc độ quay của thiết bị càng thấp hoặc độ nhớt của xi măng biến tính cellulose ether càng thấpthạch cao dựa trên, hoặc hàm lượng ete cellulose càng thấp thì tính giả dẻo của xi măng biến tính cellulose ether càng rõ ràngthạch cao dựa trên; Với tác dụng kết hợp của quá trình hydrat hóa, độ nhớt của xi măng biến tính cellulose etherthạch cao dựa trên sẽ tăng hoặc giảm. Các loại ete xenlulo khác nhau có những thay đổi khác nhau về độ nhớt của xi măng biến tínhthạch cao dựa trên.

Từ khóa: ete xenlulo; xi măngthạch cao dựa trên; độ nhớt

0、Lời nói đầu

Ete xenlulo thường được sử dụng làm chất giữ nước và chất làm đặc cho vật liệu gốc xi măng. Theo các nhóm thế khác nhau, ete xenlulo được sử dụng trong vật liệu gốc xi măng thường bao gồm metyl cellulose (MC), hydroxyethyl cellulose (HEC), hydroxyethyl methyl cellulose Ether (Hydroxyethyl methyl cellulose, HEMC) và hydroxypropyl methyl cellulose (Hydroxypropyl methyl cellulose, HPMC), trong đó HPMC và HEMC được sử dụng phổ biến nhất.

Làm đặc là một tác dụng biến đổi quan trọng của ete xenlulo trên vật liệu gốc xi măng. Cellulose ether có thể mang lại cho vữa ướt độ nhớt tuyệt vời, tăng đáng kể khả năng liên kết giữa vữa ướt và lớp nền, đồng thời cải thiện hiệu suất chống chảy xệ của vữa. Nó cũng có thể làm tăng tính đồng nhất và khả năng chống phân tán của vật liệu gốc xi măng mới trộn, đồng thời ngăn chặn sự phân tách, phân tách và chảy máu của vữa và bê tông.

Tác dụng làm đặc của ete xenlulo trên vật liệu gốc xi măng có thể được đánh giá định lượng bằng mô hình lưu biến của vật liệu gốc xi măng. Vật liệu gốc xi măng thường được coi là chất lỏng Bingham, nghĩa là khi ứng suất cắt r nhỏ hơn ứng suất chảy r0, vật liệu vẫn giữ nguyên hình dạng ban đầu và không chảy; khi ứng suất cắt r vượt quá ứng suất chảy r0, vật thể sẽ bị biến dạng dòng chảy và ứng suất cắt Ứng suất r có mối quan hệ tuyến tính với tốc độ biến dạng y, nghĩa là r=r0+f·y, trong đó f là độ nhớt dẻo. Ete xenlulo thường làm tăng giới hạn chảy và độ nhớt dẻo của vật liệu gốc xi măng, tuy nhiên, liều lượng thấp hơn sẽ dẫn đến giới hạn chảy và độ nhớt dẻo thấp hơn, chủ yếu là do tác dụng cuốn khí của ete xenlulo. Nghiên cứu của Patural cho thấy trọng lượng phân tử của ete xenlulo tăng lên, ứng suất chảy của xi măngthạch cao dựa trên giảm đi và độ đồng nhất tăng lên.

Độ nhớt của xi măngthạch cao dựa trên là chỉ số quan trọng để đánh giá tác dụng làm đặc của ete xenlulo trên vật liệu gốc xi măng. Một số tài liệu đã khám phá quy luật thay đổi độ nhớt của dung dịch ete xenlulo, nhưng vẫn còn thiếu nghiên cứu liên quan về ảnh hưởng của ete xenlulo đến sự thay đổi độ nhớt của xi măng.thạch cao dựa trên. Đồng thời, theo các loại nhóm thế khác nhau, có nhiều loại ete xenlulo. Ảnh hưởng của các loại và độ nhớt khác nhau của ete xenlulo đến sự biến đổi của xi măngthạch cao dựa trên độ nhớt cũng là một vấn đề rất được quan tâm trong việc sử dụng ete xenlulo. Công trình này sử dụng nhớt kế quay để nghiên cứu sự thay đổi độ nhớt của vữa xi măng biến tính cellulose ete thuộc các loại và độ nhớt khác nhau theo các tỷ lệ poly-tro, tốc độ quay và nhiệt độ khác nhau.

1. Thí nghiệm

1.1 Nguyên liệu thô

(1) Xenlulo ete. Sáu loại ete cellulose thường dùng ở nước tôi đã được chọn lọc, bao gồm 1 loại MC, 1 loại HEC, 2 loại HPMC và 2 loại HEMC, trong đó độ nhớt của 2 loại HPMC và 2 loại HEMC rõ ràng là khác biệt. Độ nhớt của ete cellulose được kiểm tra bằng máy đo độ nhớt quay NDJ-1B (Công ty Changji Thượng Hải), nồng độ dung dịch thử là 1,0% hoặc 2,0%, nhiệt độ là 20°C và tốc độ quay là 12 vòng/phút.

(2) Xi măng. Xi măng Portland thông thường do Công ty TNHH Xi măng Vũ Hán Huaxin sản xuất có thông số kỹ thuật P·Ô 42,5 (GB 175-2007).

1.2 Phương pháp đo độ nhớt của dung dịch ete xenlulo

Lấy một mẫu ete xenlulo có chất lượng quy định cho vào cốc thủy tinh 250mL, sau đó thêm 250g nước nóng ở nhiệt độ khoảng 90.°C; khuấy hoàn toàn bằng đũa thủy tinh để làm cho ete xenlulo tạo thành hệ phân tán đồng nhất trong nước nóng, đồng thời đặt cốc Làm mát trong không khí. Khi dung dịch bắt đầu tạo độ nhớt và không kết tủa nữa thì ngừng khuấy ngay lập tức; Khi dung dịch được làm nguội trong không khí cho đến khi có màu đồng nhất, đặt cốc vào nồi cách thủy có nhiệt độ không đổi và giữ nhiệt độ ở nhiệt độ quy định. Lỗi là± 0,1°C; Sau 2h (tính từ thời gian ete xenlulo tiếp xúc với nước nóng), đo nhiệt độ tâm dung dịch bằng nhiệt kế. Production) được đưa vào dung dịch đến độ sâu quy định, sau khi để yên trong 5 phút, đo độ nhớt của nó.

1.3 Đo độ nhớt của xi măng biến tính ete xenlulothạch cao dựa trên

Trước khi thí nghiệm, giữ tất cả nguyên liệu thô ở nhiệt độ quy định, cân khối lượng ete xenlulo và xi măng theo quy định, trộn kỹ và thêm nước máy ở nhiệt độ quy định vào cốc thủy tinh 250mL có tỷ lệ nước-xi măng là 0,65; sau đó cho bột khô vào cốc thủy tinh và đợi trong 3 phút Dùng đũa thủy tinh khuấy kỹ 300 lần, lắp rôto của nhớt kế quay (loại NDJ-1B, do Shanghai Changji Geological Instrument Co., Ltd. sản xuất) vào trong cốc. dung dịch đến độ sâu xác định và đo độ nhớt của nó sau khi để yên trong 2 phút. Để tránh ảnh hưởng của nhiệt thủy hóa xi măng đến việc kiểm tra độ nhớt của xi măngthạch cao dựa trên càng nhiều càng tốt, độ nhớt của xi măng biến tính cellulose etherthạch cao dựa trên phải được kiểm tra khi xi măng tiếp xúc với nước trong 5 phút.

2. Kết quả và phân tích

2.1 Ảnh hưởng của hàm lượng ete xenluloza

Lượng ete xenlulo ở đây đề cập đến tỷ lệ khối lượng của ete xenlulo với xi măng, tức là tỷ lệ polyash. Từ ảnh hưởng của ba loại ete xenlulo P2, E2 và H1 đến sự thay đổi độ nhớt của xi măngthạch cao dựa trên ở các liều lượng khác nhau (0,1%, 0,3%, 0,6% và 0,9%), có thể thấy rằng sau khi thêm ete xenlulo, độ nhớt của xi măngthạch cao dựa trên Độ nhớt tăng; khi lượng ete xenlulo tăng lên, độ nhớt của xi măngthạch cao dựa trên tăng liên tục và biên độ tăng độ nhớt của xi măngthạch cao dựa trên cũng trở nên lớn hơn.

Khi tỷ lệ nước-xi măng là 0,65 và hàm lượng ete xenlulo là 0,6%, xét đến lượng nước tiêu thụ trong quá trình hydrat hóa xi măng ban đầu, nồng độ của ete xenlulo so với nước là khoảng 1%. Khi nồng độ là 1%, dung dịch nước P2, E2 và H1 có độ nhớt là 4990mPa·S, 5070mPa·S và 5250mPa·s tương ứng; khi tỷ lệ nước-xi măng là 0,65 thì độ nhớt của xi măng nguyên chấtthạch cao dựa trên là 836 mPa·S. Tuy nhiên, độ nhớt của vữa xi măng biến tính ba cellulose ether P2, E2 và H1 là 13800mPa·S, 12900mPa·S và 12700mPa·s tương ứng. Rõ ràng, độ nhớt của xi măng biến tính cellulose etherthạch cao dựa trên không phải là độ nhớt của dung dịch ete xenlulo và Việc bổ sung đơn giản độ nhớt của xi măng nguyên chấtthạch cao dựa trên lớn hơn đáng kể so với tổng của hai độ nhớt, nghĩa là độ nhớt của dung dịch ete xenlulo và độ nhớt của xi măngthạch cao dựa trên có “hiệu ứng chồng chất tổng hợp”. Độ nhớt của dung dịch ete xenlulo đến từ tính ưa nước mạnh của các nhóm hydroxyl và liên kết ete trong phân tử ete xenlulo và cấu trúc mạng ba chiều được hình thành bởi các phân tử ete xenlulo trong dung dịch; độ nhớt của xi măng nguyên chấtthạch cao dựa trên xuất phát từ mạng lưới được hình thành giữa cấu trúc sản phẩm thủy hóa xi măng. Do các sản phẩm hydrat hóa polyme và xi măng thường tạo thành cấu trúc mạng lưới xuyên thấu nên trong xi măng biến tính ete xenlulozathạch cao dựa trên, cấu trúc mạng ba chiều của ete cellulose và cấu trúc mạng của các sản phẩm hydrat hóa xi măng được đan xen, và các phân tử ete cellulose Sự hấp phụ với các sản phẩm hydrat hóa xi măng cùng nhau tạo ra “hiệu ứng chồng chất tổng hợp”, làm tăng đáng kể độ nhớt tổng thể của xi măngthạch cao dựa trên; do một phân tử ete xenlulo có thể đan xen với nhiều phân tử ete xenlulo và các sản phẩm hydrat hóa xi măng, Do đó, khi hàm lượng ete xenlulo tăng lên, mật độ cấu trúc mạng tăng nhiều hơn mức tăng của các phân tử ete xenlulo và độ nhớt của xi măngthạch cao dựa trên tăng liên tục; Ngoài ra, quá trình thủy hóa nhanh chóng của xi măng cần phản ứng một phần của nước. , tương đương với việc tăng nồng độ ete cellulose, đây cũng là nguyên nhân khiến độ nhớt của xi măng tăng lên đáng kểthạch cao dựa trên.

Vì ete xenlulo và xi măngthạch cao dựa trên có "hiệu ứng chồng chất tổng hợp" về độ nhớt, trong cùng điều kiện hàm lượng ete cellulose và tỷ lệ nước-xi măng, độ nhớt của xi măng biến tính cellulose etherthạch cao dựa trên với sự khác biệt rõ ràng khi nồng độ là 2% Chênh lệch độ nhớt không lớn, ví dụ độ nhớt của P2 và E2 là 48000mPa·giây và 36700mPa·s tương ứng trong dung dịch nước có nồng độ 2%. S, sự khác biệt không rõ ràng; độ nhớt của E1 và E2 trong dung dịch nước 2% là 12300mPa·S và 36700mPa·s tương ứng, sự khác biệt là rất lớn, nhưng độ nhớt của hồ xi măng biến tính của chúng là 9800mPa·S và 12900mPa tương ứng·S, sự khác biệt đã giảm đi rất nhiều, vì vậy khi lựa chọn ete cellulose trong kỹ thuật, không cần thiết phải theo đuổi độ nhớt ete cellulose quá cao. Hơn nữa, trong các ứng dụng kỹ thuật thực tế, nồng độ của ete xenlulo so với nước thường tương đối thấp. Ví dụ, trong vữa trát thông thường, tỷ lệ nước-xi măng thường khoảng 0,65 và hàm lượng ete xenlulo là 0,2% đến 0,6%. Nồng độ của nước nằm trong khoảng từ 0,3% đến 1%.

Từ kết quả thử nghiệm cũng có thể thấy rằng các loại ete xenlulo khác nhau có ảnh hưởng khác nhau đến độ nhớt của xi măngthạch cao dựa trên. Khi nồng độ là 1%, độ nhớt của ba loại dung dịch nước ete cellulose P2, E2 và H1 là 4990mPa·giây, 5070mPa·S và 5250mPa·S tương ứng, độ nhớt của dung dịch H1 là cao nhất, nhưng độ nhớt của ba loại ete cellulose P2, E2 và H1. Độ nhớt của vữa xi măng biến tính ete là 13800mPa·S, 12900mPa·S và 12700mPa·S tương ứng và độ nhớt của vữa xi măng biến tính H1 là thấp nhất. Điều này là do ete cellulose thường có tác dụng làm chậm quá trình thủy hóa xi măng. Trong số ba loại ete xenlulo là HEC, HPMC và HEMC, HEC có khả năng trì hoãn quá trình thủy hóa xi măng mạnh nhất. Vì vậy, trong xi măng biến tính H1thạch cao dựa trên, do quá trình hydrat hóa xi măng chậm hơn nên cấu trúc mạng lưới của các sản phẩm hydrat hóa xi măng phát triển chậm hơn và độ nhớt thấp nhất.

2.2 Ảnh hưởng của tốc độ quay

Từ ảnh hưởng của tốc độ quay của nhớt kế đến độ nhớt của xi măng nguyên chấtthạch cao dựa trên và xi măng biến tính cellulose etherthạch cao dựa trên, có thể thấy rằng khi tốc độ quay tăng lên, độ nhớt của xi măng biến tính cellulose etherthạch cao dựa trên và xi măng nguyên chấtthạch cao dựa trên giảm ở các mức độ khác nhau, nghĩa là chúng đều có đặc tính cắt mỏng và thuộc chất lỏng giả dẻo. Tốc độ quay càng nhỏ thì độ nhớt của tất cả xi măng càng giảmthạch cao dựa trên với tốc độ quay tức là độ giả dẻo của xi măng càng rõ ràngthạch cao dựa trên. Với việc tăng tốc độ quay, đường cong độ nhớt của xi măng giảmthạch cao dựa trên dần trở nên phẳng hơn và tính giả dẻo yếu đi. So với xi măng nguyên chấtthạch cao dựa trên, tính giả dẻo của xi măng biến tính cellulose etherthạch cao dựa trên yếu hơn, nghĩa là sự kết hợp của ete xenlulo làm giảm tính giả dẻo của xi măngthạch cao dựa trên.

Từ ảnh hưởng của tốc độ quay đến độ nhớt của xi măngthạch cao dựa trên dưới các loại ete xenlulo và độ nhớt khác nhau, có thể biết rằng xi măngthạch cao dựa trên được biến đổi bằng các ete cellulose khác nhau có độ bền giả dẻo khác nhau và độ nhớt của ete cellulose càng nhỏ thì độ nhớt của xi măng biến tính càng caothạch cao dựa trên. Tính chất giả dẻo của xi măng càng rõ ràngthạch cao dựa trên là; tính giả dẻo của xi măng biến tínhthạch cao dựa trên không có sự khác biệt rõ ràng với các loại ete cellulose khác nhau có độ nhớt tương tự. Từ P2, E2 và H1 ba loại xi măng biến tính cellulose etherthạch cao dựa trên ở các liều lượng khác nhau (0,1%, 0,3%, 0,6% và 0,9%), có thể biết được ảnh hưởng của tốc độ quay đến độ nhớt, ba loại sợi P2, E2 và H1. Bùn xi măng biến tính bằng ete trơn có cùng kết quả thử nghiệm : khi lượng ete xenluloza khác nhau thì độ giả dẻo của chúng cũng khác nhau. Lượng ete cellulose càng nhỏ thì độ giả dẻo của xi măng biến tính càng mạnhthạch cao dựa trên.

Sau khi xi măng tiếp xúc với nước, các hạt xi măng trên bề mặt nhanh chóng bị hydrat hóa và các sản phẩm hydrat hóa (đặc biệt là gel CSH) tạo thành cấu trúc kết tụ. Khi có lực cắt định hướng trong dung dịch, cấu trúc kết tụ sẽ mở ra, do đó dọc theo hướng của lực cắt, lực cản dòng chảy định hướng giảm, từ đó thể hiện tính chất cắt mỏng. Cellulose ether là một loại đại phân tử có cấu trúc không đối xứng. Khi dung dịch đứng yên, các phân tử ete xenlulo có thể có nhiều hướng khác nhau. Khi có lực cắt có hướng trong dung dịch, chuỗi dài của phân tử sẽ quay và đi dọc theo. Hướng của lực cắt giảm, dẫn đến khả năng cản dòng chảy giảm, đồng thời cũng thể hiện tính chất cắt mỏng. So với các sản phẩm hydrat hóa xi măng, các phân tử ete cellulose linh hoạt hơn và có khả năng đệm nhất định cho lực cắt. Vì vậy, so với xi măng nguyên chấtthạch cao dựa trên, tính giả dẻo của xi măng biến tính cellulose etherthạch cao dựa trên yếu hơn, và khi độ nhớt hoặc hàm lượng ete xenluloza tăng lên, tác dụng đệm của các phân tử ete xenlulo lên lực cắt càng rõ ràng hơn. Độ dẻo trở nên yếu.

2.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ

Do ảnh hưởng của sự thay đổi nhiệt độ (20°C, 27°C và 35°C) về độ nhớt của xi măng biến tính cellulose etherthạch cao dựa trên, có thể thấy rằng khi hàm lượng ete xenlulo là 0,6%, khi nhiệt độ tăng thì xi măng nguyên chấtthạch cao dựa trên và M1 Độ nhớt của xi măng biến tínhthạch cao dựa trên tăng lên và độ nhớt của xi măng biến tính cellulose ether khácthạch cao dựa trên giảm nhưng mức giảm không lớn và độ nhớt của xi măng biến tính H1thạch cao dựa trên giảm nhiều nhất. Về xi măng biến tính E2thạch cao dựa trên được quan tâm, khi tỷ lệ polyash là 0,6% thì độ nhớt của xi măngthạch cao dựa trên giảm khi nhiệt độ tăng và khi tỷ lệ polyash là 0,3% thì độ nhớt của xi măngthạch cao dựa trên tăng theo sự tăng của nhiệt độ.

Nói chung, do lực tương tác giữa các phân tử giảm, độ nhớt của chất lỏng sẽ giảm khi nhiệt độ tăng, đó là trường hợp của dung dịch ete xenlulo. Tuy nhiên, khi nhiệt độ tăng và thời gian tiếp xúc giữa xi măng và nước tăng lên, tốc độ thủy hóa xi măng sẽ được tăng lên đáng kể và mức độ thủy hóa sẽ tăng lên, do đó độ nhớt của xi măng nguyên chất sẽ tăng lên.thạch cao dựa trên thay vào đó sẽ tăng lên.

Trong xi măng biến tính cellulose etherthạch cao dựa trên, ete xenlulo sẽ được hấp phụ lên bề mặt sản phẩm thủy hóa xi măng, từ đó ức chế quá trình thủy hóa xi măng, nhưng các loại và lượng ete xenlulo khác nhau có khả năng ức chế quá trình thủy hóa xi măng khác nhau, MC (như M1) có khả năng ức chế quá trình thủy hóa xi măng yếu, và khi nhiệt độ tăng lên, tốc độ thủy hóa của xi măngthạch cao dựa trên vẫn nhanh hơn, vì vậy khi nhiệt độ tăng, độ nhớt thường tăng lên; HEC, HPMC và HEMC có thể ức chế đáng kể quá trình thủy hóa xi măng, khi nhiệt độ tăng, tốc độ thủy hóa của xi măngthạch cao dựa trên chậm hơn nên khi nhiệt độ tăng, xi măng biến tính HEC, HPMC và HEMC Độ nhớt củathạch cao dựa trên (tỷ lệ polyash 0,6%) thường giảm và do khả năng HEC trì hoãn quá trình hydrat hóa xi măng lớn hơn HPMC và HEMC nên sự thay đổi của ete xenlulo theo nhiệt độ thay đổi (20°C, 27°C và 35°C) Độ nhớt của xi măng biến tính H1thạch cao dựa trên giảm nhiều nhất khi nhiệt độ tăng. Tuy nhiên, quá trình thủy hóa xi măng vẫn tồn tại khi nhiệt độ cao hơn nên mức độ khử của xi măng biến tính cellulose etethạch cao dựa trên với sự gia tăng nhiệt độ là không rõ ràng. Về xi măng biến tính E2thạch cao dựa trên được quan tâm, khi liều lượng cao (tỷ lệ tro là 0,6%), tác dụng ức chế quá trình hydrat hóa xi măng là rõ ràng và độ nhớt giảm khi nhiệt độ tăng; khi liều lượng thấp (tỷ lệ tro là 0,3%)), tác dụng ức chế quá trình hydrat hóa xi măng là không rõ ràng và độ nhớt tăng khi nhiệt độ tăng.

3. Kết luận

(1) Với sự gia tăng liên tục của hàm lượng ete cellulose, độ nhớt và tốc độ tăng độ nhớt của xi măngthạch cao dựa trên tiếp tục tăng. Cấu trúc mạng phân tử của ete xenlulo và cấu trúc mạng của các sản phẩm hydrat hóa xi măng đan xen, và quá trình hydrat hóa xi măng ban đầu gián tiếp làm tăng nồng độ của ete xenlulo, do đó độ nhớt của dung dịch ete xenlulo và xi măngthạch cao dựa trên có “hiệu ứng chồng chất tổng hợp”, nghĩa là ete cellulose Độ nhớt của xi măng biến tínhthạch cao dựa trên lớn hơn nhiều so với tổng độ nhớt tương ứng của chúng. So với vữa xi măng biến tính HPMC và HEMC, vữa xi măng biến tính HEC có giá trị kiểm tra độ nhớt thấp hơn do quá trình hydrat hóa diễn ra chậm hơn.

(2) Cả xi măng biến tính cellulose etherthạch cao dựa trên và xi măng nguyên chấtthạch cao dựa trên có đặc tính cắt mỏng hoặc giả dẻo; tính giả dẻo của xi măng biến tính cellulose etherthạch cao dựa trên thấp hơn xi măng nguyên chấtthạch cao dựa trên; tốc độ quay càng thấp hoặc cellulose Độ nhớt của xi măng biến đổi ete càng thấpthạch cao dựa trên, hoặc hàm lượng ete xenlulo càng thấp thì tính giả dẻo của xi măng biến tính ete xenlulo càng rõ ràngthạch cao dựa trên.

(3) Khi nhiệt độ tiếp tục tăng, tốc độ và mức độ hydrat hóa xi măng tăng lên, do đó độ nhớt của xi măng nguyên chấtthạch cao dựa trên tăng dần. Do các loại và lượng ete xenlulo khác nhau có khả năng ức chế quá trình hydrat hóa xi măng khác nhau, độ nhớt của hồ xi măng biến tính thay đổi theo nhiệt độ.